Rht13. Il gene che salva il grano dalla siccità e dagli agenti patogeni

Grano resistente alla siccità. Sembra essere una realtà grazie all’ ampio lavoro condotto dagli scienziati del John Innes Center di Norwich (il britannico istituto privato di ricerca in scienze vegetali e microbiche) in collaborazione con un team internazionale.

In un articolo dello scorso novembre, il Centro ha annunciato la scoperta di un nuovo gene, il Rht13, che produce una varietà di grano di altezza ridotta che permette, per questa caratteristica, che in ambienti con acqua limitata i suoi semi siano piantati più in profondità, dando così alla pianta maggiore accesso all’ umidità ed evitandogli l’effetto negativo che hanno sulle piantine giovani il caldo eccessivo e la siccità.

Secondo i ricercatori tutte le varietà di grano potrebbero essere “rapidamente ibridate”, ossia modificate con il Rht13, per consentire agli agricoltori di coltivare il grano di altezza ridotta anche nelle zone più secche.

Philippa Borrill, a capo del gruppo di ricerca e prima firma dello studio assicura che “questo nuovo meccanismo può produrre varietà di grano di altezza ridotta senza alcuni degli svantaggi associati ai geni semi-nanizzanti convenzionali. La scoperta del gene, i suoi effetti e l’esatta posizione sul genoma del grano, significa che possiamo fornire agli allevatori un marcatore genetico perfetto per consentire loro di allevare un grano più resistente al clima”.

Superati i precedenti svantaggi

Gli svantaggi dei geni semi nanizzanti cui fa riferimento la dottoressa Borrill riguardano quelle varietà modificate che piantate in profondità non riescono a raggiungere la superficie del suolo.

Il gene Rht13 supera questo problema perché, spiega lo studio “il gene agisce nei tessuti pin in alto nel fusto del grano. Quindi, il meccanismo di nanimento ha effetto solo quando la piantina è completamente emersa”.

Altra promessa benefica agronomica del nuovo gene semi-nanizzante potrebbe essere la crescita di piante dagli steli più rigidi in modo da resistere alle tempeste, completando la resistenza a ogni effetto estremo tipico del cambiamento climatico.

Come è stato scoperto il gene Rht13

La scoperta di questo gene miracoloso si deve ai recenti progressi nella ricerca genomica del grano; principalmente alla pubblicazione avvenuta nel 2020 di Pan Genome, un atlante di 15 genomi di grano raccolti da tutto il mondo.

“Studi precedenti avevano identificato il locus Rht13, la regione del DNA, come localizzato sul cromosoma 7B del genoma del grano, ma il gene sottostante non era stato identificato” spiegano i ricercatori.

Poi, In collaborazione con il gruppo di Wolfgang Spielmeyer, del CSIRO dell’Australia, gli scienziati hanno utilizzato l’RNA e il sequenziamento cromosomico per rintracciare il nuovo gene semi-nanizzante. Hanno trovato un cambiamento di mutazione di un punto – un cambiamento di una singola lettera in una sequenza di DNA – e questa variazione sul locus Rht13 codifica un gene NB-LRR autoattivo, un gene correlato alla difesa, che è sempre attivo”.

Contro gli agenti patogeni

Infine esperimenti in corso attestano che la variazione Rht13 potrebbe portare a piante di grano resistenti ai patogeni.

“Una scoperta entusiasmante – afferma la dottoressa Borrill – perché apre un nuovo modo di utilizzare questi geni NB-LRR autoattivi nell’allevamento in agricoltura”.  Gli steli più rigidi, di cui dicevamo, oltre a resistere agli estremi atmosferici “potrebbero comportare un minore alloggiamento – dove gli steli cadono – e la sovraregolazione di un gene nanizzante correlato al patogeno può aiutare a migliorare la risposta di resistenza a determinati agenti patogeni”.

Mentre i ricercatori continuano ad approfondire il meccanismo del nuovo gene iniziano le coltivazioni del grano-nano nel Regno Unito e in Australia.

Lo studio anglo australiano è stato pubblicato da PNAS, con il titolo An autoactive NB-LRR gene causes Rht13 dwarfism in wheat (Un gene autoattivo NB-LRR causa il nanismo Rht13 nel grano).

L’impatto bioeconomico dei patogeni

Il recente pezzo di Frontiers (tra i maggiori editori di riviste scientifiche  e della piattaforma scientifica aperta)  che si basa su un corpus di articoli sui rischi dei cinque principali patogeni fungini del grano, ne ha stimato il probabile impatto bioeconomico a lungo termine sulla produzione mondiale.

Secondo le proiezioni di Frontiers quasi il 90% delle coltivazioni mondiali del grano sono a rischio di almeno una di queste malattie fungine con una perdita che superar il 62 milioni di tonnellate di produzione di grano all’anno, che si traduce in media in circa l’8,5% della produzione mondiale di grano che fornisce calorie sufficienti per sfamare fino a 173 milioni di persone ogni anno (frontiersin.org).

 

 

 

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Immagine – pixabay

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